Das Prinzip von Le Chatelier: Volumen (Druck) ändern

Das Le Châtelier-Prinzip kann verwendet werden, um vorherzusagen, wie ein System im Gleichgewicht auf die Belastung durch eine Volumen- oder Druckänderung reagieren würde.

Das Volumen eines Gases ist umgekehrt proportional zu seinem Druck, daher erhöht bei einem Gleichgewichtssystem eine Abnahme des Volumens den Druck und stört das Gleichgewicht. Als Reaktion darauf verschiebt sich die Gleichgewichtsposition in eine Richtung, um die Belastung zu minimieren.

Das ideale Gasgesetz besagt, dass der Druck eines Gases direkt proportional zur Anzahl der Mol ist. Die Richtung der Verschiebung, die zur Wiederherstellung des Gleichgewichts erforderlich ist, hängt also von der Anzahl der Mol Gasteilchen auf beiden Seiten der Reaktion ab.

Da mehr Mol Gas zu einem höheren Druck führt, verschiebt ein Druckanstieg die Gleichgewichtsposition zur Seite, mit weniger Mol, um den Druck zu senken. Ebenso verschiebt ein Druckabfall die Gleichgewichtsposition mit mehr Mol Gas zur Seite.

Stellen Sie sich ein chemisches Gleichgewicht vor, in dem sich ein Mol gasförmiges Phosphorpentachlorid in ein Mol Phosphortrichlorid und ein Mol Chlorgas zersetzt – insgesamt zwei Mol Produkt.

Wird der Kolben nach unten gedrückt, verringert sich das Volumen des Gleichgewichtssystems und der Druck steigt. Dies stört das Gleichgewicht und führt dazu, dass Q größer als K ist. Auf diese Weise verschiebt sich die Gleichgewichtsposition in Richtung der Reaktanten, mit weniger Mol Gasteilchen, um den Druck zu senken und das Gleichgewicht wiederherzustellen.

Umgekehrt erhöht das Hochziehen des Kolbens das Volumen und verringert den Druck. In diesem Fall wird Q kleiner als K. Um den Druck zu erhöhen, verschiebt sich die Gleichgewichtsposition in Richtung der Produkte, der Seite mit den meisten Mol Gas, und stellt das Gleichgewicht wieder her.

Die Erhöhung des Drucks durch Zugabe eines Inertgases zu einem Gleichgewichtsgemisch bei konstantem Volumen hat keinen Einfluss auf das Gleichgewicht, da die Partialdrücke der gasförmigen Reaktanten und Produkte unverändert bleiben.

Bei Gleichgewichtssystemen mit gleichen Molzahlen gasförmiger Reaktanten und Produkte, wie z. B. die Reaktion zwischen Jodgas und Chlorgas zur Erzeugung von Jodmonochlorid, hat eine Änderung des Volumens des Systems keinen Einfluss auf das Gleichgewicht.